(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が複数の画素を有する複数のセンサで構成された電荷蓄積型の光電変換手段と、
前記光電変換手段の電荷蓄積の制御を行う蓄積制御手段と、
前記複数のセンサの電荷の蓄積開始から蓄積終了までの蓄積時間を計測する蓄積時間計測手段と、
前記複数のセンサの光電変換信号の補正演算を行う補正演算手段と、
前記補正演算手段によって補正された前記複数のセンサの光電変換信号を連結して相関演算を行って位相差を得ることにより焦点検出を行う焦点検出手段と、
を備えた焦点検出装置であって、
前記蓄積制御手段は、前記センサの中の第１のセンサの電荷蓄積量が所定の閾値に達したことを示す蓄積完了の信号を検出すると、該第１のセンサ以外のセンサの電荷蓄積を強制的に終了させ、
前記補正演算手段は、前記複数のセンサの光電変換信号を連結する際の、前記第１のセンサから得られる光電変換信号と前記第１のセンサ以外のセンサから得られる光電変換信号とのセンサ境界における連続性が得られるように、該第１のセンサの蓄積時間である第１の蓄積時間と前記蓄積制御手段によって電荷蓄積を強制的に終了させられたセンサの蓄積時間である第２の蓄積時間との比に基づいて、前記複数のセンサの光電変換信号の補正演算を行う、
焦点検出装置。
【請求項２】
該補正演算手段は、該第１の蓄積時間と該第２の蓄積時間との比を、該第１のセンサ以外のセンサの該光電変換信号に積算することによって補正演算を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記光電変換手段の各該センサのうち、最も早く電荷蓄積が完了したセンサを第１のセンサとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記第２の蓄積時間は、前記第１の蓄積時間に所定の値を加算した値であること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記光電変換手段の任意のセンサを選択する領域選択手段を備え、
前記領域選択手段によって選択されたセンサのうち、最も早く蓄積が完了したセンサを第１のセンサとする、
ことを特徴とする請求項１、２、４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記焦点検出手段は、位相差方式で焦点を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記焦点検出手段は、前記補正された光電変換信号のうち、前記領域選択手段によって選択されたエリアセンサを対象に焦点検出を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点検出装置を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点検出装置に関し、特に被写体の焦点検出装置およびそれを有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラやビデオカメラ等の撮像装置における焦点検出の技術として、様々な提案が成されている。例えば、結像光学系内の光路中に分岐手段を有し、分岐光束を用いて合焦状態を検出する所謂ＴＴＬ（Through The Lens）による位相差方式が提案されている。また、結像光学系内の光束とは別の外光による光束を用いて合焦状態を検出する所謂非ＴＴＬによる外測方式も提案されている。さらに、撮像素子から出力される映像信号を用いて合焦状態を検出する方式がある。
【０００３】
これらのうち、位相差方式および外測方式の焦点検出装置では、被写体からの光束を焦点検出装置内の光電変換素子で光電変換し、得られた電荷を蓄積して像信号として読み出す。そして、光電変換素子から読み出した像信号を用い相関演算を行うことによって像のずれ量すなわち位相差を求める。このとき、二像一致度を相関評価値として合焦点までの目標値を求める。一般的には、相関評価値が極値かつ最大となるような位相差を信頼性の高い目標値とする。そして、合焦点までのデフォーカス量や、被写体までの距離情報からフォーカスレンズの目標位置に該目標値を変換し、フォーカスレンズの駆動制御を行う。
【０００４】
ところで、位相差方式や外測方式の焦点検出用センサにおける電荷の蓄積動作を制御するための様々な方法が提案されている。例えば、ＡＧＣ（Auto Gain Control）制御により、所定の信号レベルに達した場合に蓄積動作を終了する制御方法がある。その他の例として、所定の信号レベルに達しない場合でも、所定の最大蓄積時間が経過した時点で蓄積動作を終了する制御方法がある。また、様々な撮影条件による被写体輝度の広範囲なダイナミックレンジに対応するために、これら２種類の蓄積制御方法が併用される場合もある。
【０００５】
位相差方式や外測方式の焦点検出用のセンサには、１ラインで構成されたリニアセンサや、複数のラインセンサで構成されたエリアセンサが用いられる。エリアセンサの各エリアはＡＧＣ回路に接続されたものがあり、各エリアが独立して最適なコントラストで信号を出力できるような蓄積制御が行われているものがある。このように撮影画面内に複数のエリアを設けて焦点検出を行うことで、焦点検出エリアに最適なコントラストで焦点検出演算を行うことができる。
【０００６】
しかし、このように複数のエリアに分けてしまうと、複数のエリアに跨って、像が結像される場合がある。例えば、位相差方式においては、大ボケ時に、結像される二像が１つのエリアに収まらない場合がある。また、外測方式においては、被写体の距離に応じて、被写体が結像される二像の位置が大きく離れてしまい、１つのエリアに収まらず、エリア間に二像が跨って結像する場合がある。
【０００７】
各エリアに適切なＡＧＣを設定し、エリア間のデータを連結してから相関演算を行うことにより、複数のエリアに対応した焦点検出が可能となるが、複数回の蓄積動作が必要となるため、焦点検出の処理時間が長くなってしまう。特に、低照度環境下では、蓄積時間が長くなるため、動画撮影等におけるリアルタイム処理に対応することは困難となる。そこで、複数のエリアに跨った２像を用いて焦点検出演算を行うための先行例が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１では、第ｍエリアで相関演算を行った場合に焦点検出が行えない場合は、隣接するエリアである第ｍ−１エリア又は、第ｍ＋１エリアのデータを任意の蓄積時間に変換し、第ｍエリアのデータと連結する。そして、焦点検出が行えるようになるまで、相関演算領域を拡大していく手法が提案されている。このような構成とすることで、大デフォーカス時に異なるエリアに像が結像されたとしても対応することが可能となる。
【０００９】
また、特許文献２では、各エリアを独立に蓄積制御して独立に信号出力を読み出す第１のモードと、全エリアをまとめて蓄積制御して信号出力を読み出す第２のモードを切り替える手法が提案されている。特許文献２の構成では、第２のモードにおいて、複数のエリアを連結してあたかも１本のリニアセンサのように蓄積制御し、各操作回路を順次駆動させて信号を出力させている。そのため、大デフォーカス用の専用のセンサを設けることなく、複数のエリアに跨った焦点検出を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１８４３２０号公報
【特許文献２】特開２００８−００９２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、異なるエリア間の蓄積制御におけるタイムラグやエリア間の蓄積感度の違いが考慮されていないため、厳密には取得されるデータがエリア間で異なってしまう。そのため、従来のエリア間データの連結方法では、同じ被写体を１エリア内で相関演算する場合と、エリア境界に跨った状態で相関演算する場合とで相関演算結果が異なり、正確な相関演算結果が得られないことがあった。
特に、高照度環境下では、エリア間のレベル差が顕著に影響を受けることとなり、照度条件によって、相関演算結果が本来の値と異なる場合もあり、結果としてオートフォーカス動作を実行した場合にボケた状態で合焦動作が終了してしまう可能性がある。
【００１２】
位相差方式の場合は、合焦に近づくにつれて、二像が１エリア内に引き込まれる場合が多く、エリア間の相関演算精度は合焦点に近づくほど向上する。そのため、常にフィードバック制御によるフォーカス制御が可能である。しかし、外測方式の場合は、被写体までの距離データを示すため、合焦状態・非合焦状態に関わらず、一定の結果が得られることとなる。つまり、外測方式はオープンループ型のフォーカス制御方式となる。そのため、外測方式の場合は特にエリア境界における相関演算結果の誤差の影響を受けやすい。また、位相差方式の場合でも、最終的に合焦に引き込んだ時点でエリア境界に被写体の輝度レベルのピークが位置する場合は、本来の蓄積データと異なり、相関演算によって算出される位相差の精度が低下する。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、複数のエリアに跨った被写体の焦点検出を高精度にかつ短時間で行うことを可能にした焦点検出装置、また、該焦点検出装置を有することを特徴とする撮像装置、を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の焦点検出装置は、複数の画素を有するセンサが複数で構成された電荷蓄積型の光電変換手段と、該光電変換手段の電荷蓄積の制御を行う蓄積制御手段と、光電変換手段の各該センサの電荷の蓄積開始から蓄積終了までの蓄積時間を計測する蓄積時間計測手段と、該光電変換手段の各該センサの光電変換信号の補正演算を行う補正演算手段と、該補正演算手段によって補正された光電変換信号を用いて焦点検出演算を行う焦点検出演算手段と、を備え、該蓄積制御手段は、前記センサの中の第１のセンサの蓄積完了の信号を検出した後、該第１のセンサ以外のセンサの電荷蓄積を強制的に終了させ、該補正演算手段は、該第１のセンサの蓄積時間である第１の蓄積時間と該第１の蓄積時間とは異なる第２の蓄積時間に基づいて、光電変換信号の補正演算を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、対象のエリアの蓄積データを適切に補正させてから連結して相関演算を行うことにより、複数のエリアに跨った被写体を短時間でかつ高精度に焦点検出可能な焦点検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１における構成図
【図２】実施例１におけるセンサの構成を示す図（その１）
【図３】実施例１におけるセンサの構成を示す図（その２）
【図４】実施例１における撮影画面とセンサの配置関係の例を示す図
【図５】実施例１における処理のフローチャート
【図６】実施例１におけるセンサの出力例を示す図
【図７】実施例１におけるセンサの蓄積時間の例を示す図
【図８】実施例１におけるセンサの蓄積の過程を示す図
【図９】実施例２における撮影画面とセンサの配置関係の例を示す図
【図１０】実施例２におけるセンサの出力例を示す図
【図１１】実施例２における構成図
【図１２】実施例２における撮影画面とＡＦ枠、センサの配置関係の例を示す図
【図１３】実施例２における処理のフローチャート
【図１４】実施例２におけるセンサの出力例を示す図
【図１５】実施例２におけるセンサの蓄積時間の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる構成図である。
【実施例１】
【００１８】
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、焦点検出装置について説明する。１００は焦点検出装置である。
【００１９】
焦点検出装置１００において、１１０はフォーカスレンズ群を含む撮像光学系である。
撮像光学系１１０の像面側には、ハーフミラー１２１が設けられている。ここでのハーフミラーは被写体からの光束を２つの光束に分割する光学部材（光束分割部材）であれば良く、例えば偏光ビームスプリッターでも構わないし、偏光には（ほぼ）無関係に光束を２つ（複数）に分割する光学部材でも良い。但し、ここでのハーフミラー（光束分割部材）は波長依存性が小さい方が望ましい。
【００２０】
焦点検出装置１００に入射した被写体からの光束は、撮像光学系１１０を通り、ハーフミラー１２１を透過した光束とハーフミラー１２１で反射された光束とに分割される。ハーフミラー１２１で反射された光束は、センサ１２２に入射する。
【００２１】
光電変換手段であるセンサ１２２は、不図示の二対の二次結像レンズと、不図示の二組の位相差センサとしてのＡＦセンサとを含む。センサには複数の画素（光電変換素子）から成るラインセンサを１つのエリアセンサとした複数エリアセンサが設けられている。各エリアセンサには、ハーフミラー１２１で反射して各対の二次結像レンズによって二つに分割された光束により一対の被写体像（以下、二像という）が形成される。光電変換素子は電荷蓄積型のセンサであって、各エリアセンサは、該二像を光電変換し電荷として蓄積し二像信号を生成する。二像信号からは、焦点検出装置１００の焦点状態に応じた位相差を得ることができる。上述したように、本実施例で記載しているエリアセンサは複数の画素を有するセンサ（複数の画素を持つ光電変換素子）であればそれで足りる。つまり、本実施例で記載しているエリアセンサは、複数の画素が一列に配置されたラインセンサも、複数の画素が二次元的に配置された２次元センサのいずれであっても構わない。
【００２２】
焦点検出装置１００が合焦状態にある場合は二像の間隔に相当する位相差は特定値を示す。所謂前ピンの場合は、位相差は該特定値よりも小さくなる。また、所謂後ピンの場合は、位相差は該特定値よりも大きくなる。このように、センサ１２２は、焦点検出装置１００に入射した光により形成された被写体像間の位相差を得るための二像信号を生成する。
【００２３】
焦点検出装置１００はＣＰＵ１３０を有する。ＣＰＵ１３０内には、蓄積制御部１３１、蓄積時間カウンタ１３２、読出し制御部１３３、補正演算部１３４、メモリ１３５、相関演算部１３６が構成されている。
【００２４】
蓄積制御手段である蓄積制御部１３１は、センサ１２２に接続され、センサ１２２の各エリアセンサの電荷の蓄積開始の制御や、不図示のＡＧＣ回路による蓄積完了の検知とそのエリアセンサの記憶、および電荷の蓄積終了の制御を行う。蓄積時間計測手段である蓄積時間カウンタ１３２は、蓄積制御部１３１がセンサ１２２の蓄積動作を開始すると、各エリアセンサの蓄積時間のカウントを開始する。そして、蓄積制御部１３１がセンサ１２２の蓄積完了の信号を検出するか、蓄積動作を終了させると、カウントを停止する。センサ１２２のすべてのエリアセンサの蓄積動作が終了すると、読出し制御部１３３によって蓄積データの読出しが行われる。読み出された蓄積データは、補正演算部１３４によって補正データに変換され、メモリ１３５に記憶される。補正データへの変換の詳細は後述する。そして、焦点検出演算手段である相関演算部１３６は、メモリ１３５に記憶されている補正データを用いて相関演算を行い、位相差を算出することによって焦点検出装置１００の焦点状態を検出する。
【００２５】
ここで、図２に撮影画面内にセンサ１２２の焦点検出エリアセンサを重畳した一例を示す。図２の５０１から５０３はそれぞれ焦点検出エリアセンサである。図２の左側から順にエリアセンサ５０１，５０２、５０３とし、各エリアセンサは不図示のＡＧＣ（Auto Gain Control）回路に接続されている。また、各エリアセンサは図３に示すように複数の画素から成るラインセンサで構成されている。図４は、被写体を撮影している撮影映像の様子を示している。この被写体は黒色の背景に白色の１本のバーが配置されたものである。図４に示すように、被写体である白色のバーは、エリアセンサ５０１および５０２に跨っている。第１の実施例では、図４に示した撮影構図において、被写体の焦点を高精度に検出させる例を説明する。
【００２６】
図５は、焦点検出装置１００における焦点検出処理の流れを示したフローチャートである。ＣＰＵ１３０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００２７】
レンズ装置１００に電源が入ると、レンズＣＰＵ１３０は、ステップＳ１０１から処理を実行する。ステップＳ１０１において、蓄積制御部１３１は、センサ１２２の各エリアセンサ５０１〜５０３を初期化し、蓄積を開始する。
【００２８】
次に、ステップＳ１０２において、蓄積時間カウンタ１３２は、各エリアセンサ５０１〜５０３の蓄積時間の計測を開始する。
【００２９】
次に、ステップＳ１０３において、蓄積制御部１３１はセンサ１２２のいずれかのエリアセンサの蓄積が完了するまで待つ。センサ１２２の不図示のＡＧＣ回路は、各エリアセンサ５０１〜５０３の電荷蓄積レベルを監視し、電荷蓄積量が蓄積完了のＡＧＣ閾値を超えたエリアセンサ（第１のセンサ）が１つ以上存在する場合に、蓄積制御部１３１に対して蓄積完了の信号を出力する。蓄積制御部１３１が蓄積完了の信号を検出すると、ＣＰＵ１３０はステップＳ１０３を抜け、ステップＳ１０４に進む。
【００３０】
ステップＳ１０４において、蓄積制御部１３１は、ステップＳ１０３で蓄積が完了したエリアセンサを記憶し、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、蓄積時間カウンタ１３２が、ステップＳ１０３で蓄積が完了したエリアセンサの蓄積時間１を記憶する。次にステップＳ１０６へ進む。
【００３１】
ステップＳ１０６において、蓄積制御部１３１は、ステップＳ１０４で記憶した蓄積完了エリアセンサ以外のエリアセンサをすべて蓄積終了させる。
【００３２】
次に、ステップＳ１０７では、蓄積時間カウンタ１３２がステップＳ１０５で蓄積時間１を記憶したエリアセンサ以外のエリアセンサの蓄積時間２を記憶する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０８において、読出し制御部１３３は、センサ１２２から各エリアセンサの蓄積データの読出しを行う。そして、ステップＳ１０９において、補正演算部１３４は、ステップＳ１０４で記憶した蓄積完了エリアセンサ以外のエリアセンサの蓄積データを、蓄積時間１および蓄積時間２を用いて補正演算する。そして、メモリ１３５に補正された蓄積データを記憶する。
【００３４】
次に、ステップＳ１１０において、相関演算部１３６は、メモリ１３５に記憶された蓄積データを用いてエリアセンサ５０１〜５０２の蓄積データを連結し、相関演算を行い、位相差を算出し、再びステップＳ１０１に戻る。ＣＰＵ１３０は以上の処理を繰り返して実行する。
【００３５】
ここで、具体的な例をあげて、図５のフローチャートの内容について説明する。
図６は、図４の撮影画面において、センサ１２２から読み出した二像信号のＡ像とＢ像を、それぞれ（ａ）〜（ｃ）の３種類の出力波形で示した。図６を用いて、図５のフローチャートに沿って具体的に説明する。
ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３は前述の通りである。
【００３６】
ステップＳ１０３にて、例えば、各エリアセンサそれぞれで蓄積が完了するまで待ち、信号を読み出した場合、各エリアセンサにおいてラインセンサの少なくとも一つの電荷蓄積量が所定のＡＧＣレベルに達するまで電荷の蓄積を継続するので、図６（ａ）のような波形が得られる。また、各エリアセンサの蓄積時間の例を図７（ａ）に示す。最も早く蓄積が完了するのは、Ａ像、Ｂ像ともに輝度レベルのピークを持つエリアセンサ５０２であり２．０［ｍｓ］である。続いてエリアセンサ５０１が３．０［ｍｓ］で蓄積が完了する。最後にエリアセンサ５０３が１００．０［ｍｓ］で蓄積が完了する。このとき、Ａ像の輝度レベルのピーク付近の波形はセンサ１２２のエリアセンサ５０１と５０２に跨いでいる。センサ１２２のエリアセンサ５０１はエリアセンサ５０２に比べ、蓄積時間の差である１．０［ｍｓ］分だけ長く蓄積するため、波形を連結させた場合に、エリアセンサ境界で不連続点が生じる。そのため、相関演算を行った場合、Ａ像とＢ像のピーク形状が異なり、正確な相関演算結果を得ることは困難となる。
【００３７】
そこで、１つ以上のエリアセンサの蓄積が完了した時点で、その他の全エリアセンサの蓄積を終了させる。この場合得られる波形は図６（ｂ）となる。図６（ｂ）を得るまでの過程を説明する。また、このときの各エリアセンサの蓄積時間が図７（ｂ）とした場合を例に説明する。
【００３８】
図５のステップＳ１０３にて、最も早く蓄積が完了するのはエリアセンサ５０２となる。蓄積制御部１３１がエリアセンサ５０２の蓄積の完了を検出すると、ステップＳ１０３を抜けて、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、蓄積制御部１３１は、蓄積が完了したエリアセンサであるエリアセンサ５０２を記憶する。次にステップＳ１０５に進み、蓄積時間カウンタ１３２は、エリアセンサ５０２の蓄積時間を第１の蓄積時間として記憶する。ここでは、図７（ｂ）より、第１の蓄積時間として２．０［ｍｓ］が記憶される。次にステップＳ１０６に進み、蓄積制御部１３１によって、蓄積中であるエリアセンサ５０１と５０３の蓄積を強制的に終了させる。そして、ステップＳ１０７に進み、蓄積時間カウンタ１３２は、エリアセンサ５０１と５０３の蓄積時間を第２の蓄積時間として記憶する。ここでは、図７（ｂ）より、第２の蓄積時間として２．１［ｍｓ］が記憶される。
【００３９】
ステップＳ１０８でセンサの蓄積データを読み出す。この時の波形は、前述した図６（ｂ）を得る。ここで、図８にエリアセンサ５０１と５０２に蓄積されるデータの推移を示す。図８の横軸は蓄積時間カウンタ１３２によって計測される蓄積時間である。また、図８の縦軸は、センサ１２２の各エリアセンサに蓄積されるデータである。図８によれば、ステップＳ１０３におけるエリアセンサ５０２（第１のセンサ）の蓄積終了の検知から、ステップＳ１０６のエリアセンサ５０１、５０３の蓄積終了処理の完了までのタイムラグが、図７（ｂ）に示したエリアセンサ５０２との差分時間である０．１［ｍｓ］となる。このタイムラグ分だけ、エリアセンサ５０１と５０３に光電変換信号が余分に蓄積されることとなる。図６（ｂ）に示す通り、Ａ像のエリアセンサ５０１と５０２の境界でわずかな不連続点が生じている。本来であれば、エリアセンサ５０２の蓄積完了と同時刻にエリアセンサ５０１の蓄積を終了させることが望ましい。よって、図８に示した通り、エリアセンサ５０１の本来のデータＹｒｅａｌが存在する。
【００４０】
ステップＳ１０９において、エリアセンサ５０２以外のデータであるエリアセンサ５０１（第１のセンサ以外のセンサ）および５０３の蓄積データに対して補正演算を行う。本来のデータＹｒｅａｌは、図８より、上述のライムラグ分、つまり本実施例では０．１［ｍｓ］分だけの過剰な蓄積量を補正すれば良い。蓄積量は蓄積時間に対し比例関係にあるとみなすことができるので、第１の蓄積時間T1と、第１の蓄積時間とは異なる第２の蓄積時間T2との比を、前記第１のエリアセンサ以外のエリアセンサ（前記第１のセンサ以外のセンサ）の各画素の読み出された蓄積量Yreadに積算することによって、以下の式(1)のように第１の蓄積時間T1における蓄積量Yrealを算出することができる。
Yreal＝Yread×T1／T2              (1)
【００４１】
上述のタイムラグ時間分だけ余分に蓄積されるデータは、センサに入射する光量によって影響度が異なる。例えば、エリアセンサ５０２の蓄積時間２．０［ｍｓ］に対して、蓄積データのピークレベルが１００とすると、タイムラグ０．１［ｍｓ］あたりに蓄積される最大蓄積データは５となり、最大５％の誤差量が発生することとなる。
【００４２】
単位時間あたりにセンサに入射する光量は、照度によって異なる。そのため、上述のタイムラグが同じ０．１［ｍｓ］であったとしても、高照度であればあるほど、エリアセンサ間の誤差量が増大していくこととなる。
【００４３】
したがって、高輝度となる被写体がエリアセンサ境界近傍に来るような被写体の場合で、かつ高照度下である撮影環境の場合、タイムラグ時間分に蓄積されるデータは大きくなり、エリアセンサ同士を連結した時に不連続点が発生する可能性が高くなる。
【００４４】
図５のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ１０９において、補正演算部１３４によって、式（１）がエリアセンサ５０１と５０３に適用されると、図６（ｃ）の補正された蓄積データが得られる。図６（ｃ）に示したデータは、エリアセンサ間の蓄積データを連結した場合に、エリアセンサ境界における蓄積データの連続性を得ることができる。そして、ステップＳ１１０に進み、エリアセンサ５０１から５０３の蓄積データを連結し、相関演算を行う。
【００４５】
このように、あるエリアセンサの蓄積終了の検知からその他のエリアセンサの蓄積終了までのタイムラグの分だけ蓄積されるデータを間引くことで、本来の望ましい蓄積データを得ることができる。その結果、相関演算結果の精度を向上させることが可能となる。
【実施例２】
【００４６】
第１の実施例では、エリアセンサ５０１から５０３のすべてのエリアセンサを用いて相関演算を行う例について述べた。第２の実施例では、図９に示す撮影環境においても安定して相関演算可能な構成例を示す。
【００４７】
図９の撮影例では、被写体とその背後に高照度な光源があるような撮影環境である。このとき、被写体よりも光源の方が高輝度であるため、エリアセンサ５０１から５０３のうち、最も早く蓄積が完了するのはエリアセンサ５０３となる。第１の実施例を適用させた場合、図５のステップＳ１０５にて、図１０に示すセンサの蓄積データが読出し制御部１３３によって読み出されることとなる。なお、図１０では、図６で示したようなＡ像、Ｂ像の表示を行わず、便宜上Ａ像のみを示すこととする。図１０のような波形の場合、目的とする被写体に対応するエリアセンサ５０１や５０２の蓄積データのコントラストが得られず、相関演算結果の精度が低下する恐れがある。したがって、目的とする被写体が存在するエリアセンサに関しては、適切なコントラストが得られるまで蓄積させてから読み出すことが望ましい。
【００４８】
そこで、本実施例では、このような撮影条件に対しても、安定して焦点検出可能な焦点検出装置の適用例を示す。具体的には、被写体を選択する選択スイッチを設けることにより、対象エリアセンサを選択し、対象エリアセンサの蓄積完了を待つことによって、被写体に対応する蓄積データを良好なコントラストで取り出すことが可能となる。
【００４９】
図１１に本実施例の構成図を示す。実施例２の構成は、図１で示した実施例１と同様の構成に加え、任意の被写体を選択するための領域選択手段であるスイッチ２０１を構成する。スイッチ２０１による、被写体を合焦選択するためのＡＦ枠を示した撮影図を図１２に示す。図１２に示すように、被写体は実施例１と同様に、エリアセンサ５０１および５０２に跨っている。本施例では、図１２に示す撮影構図において、目的の被写体の焦点状態を高精度に検出させる例を説明する。
【００５０】
図１３は、焦点検出装置１００における焦点検出処理の流れを示したフローチャートである。ＣＰＵ１３０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００５１】
レンズ装置１００に電源が入ると、ＣＰＵ１３０はステップＳ２０１に進み、スイッチ２０１が選択しているＡＦ枠の領域に対応するセンサを識別する。図１２に示した撮影図より、ここでは、エリアセンサ５０１と５０２が選択されることとなる。
【００５２】
次に、ステップＳ１０１に進み、実施例１と同様に、蓄積制御部１３１がセンサ１２２の全エリアセンサの蓄積を開始する。そしてステップＳ１０２に進み、蓄積時間カウンタ１３２が蓄積時間の計測を開始する。
【００５３】
次に、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、蓄積制御部１３１は、ステップＳ２０１で選択したＡＦ枠に対応する対象エリアセンサが蓄積完了するまで待つ。まず、エリアセンサ５０３の蓄積が完了する。エリアセンサ５０３が最も早く蓄積完了するのは、被写体の背景に光源が存在するため、被写体の存在するエリアセンサ５０１や５０２よりも高輝度のためである。
【００５４】
ここで、図１３のステップＳ２０２において、対象エリアセンサが蓄積完了するまでの過程について、図１０、図１４、図１５を用いて説明する。図１４は、各過程におけるセンサ１２２の各エリアセンサの蓄積データを示した図である。図１５は、センサ１２２の各エリアセンサの蓄積時間を示したものである。図１０は、エリアセンサ５０３の蓄積が完了した時点での各エリアセンサの蓄積レベルを示している。この時のエリアセンサ５０３の蓄積時間は、図１５に示すように０．４［ｍｓ］である。エリアセンサ５０３はステップＳ２０１で選択したエリアセンサの対象外であるため、この後ステップＳ２０２が繰り返し実行される。そして、図１４（ａ）のエリアセンサ５０２の部分に示すように、対象エリアセンサであるエリアセンサ５０２がＡＧＣ閾値に達し、蓄積が完了すると、ステップＳ１０４へ進む。
【００５５】
ステップＳ１０４からステップＳ１０８は実施例１と同様である。ステップＳ１０４では、蓄積が完了した対象エリアセンサとしてエリアセンサ５０２が蓄積制御部１３１に記憶される。次に、ステップＳ１０５において、蓄積時間カウンタ１３２は、蓄積時間１として図１５に示すエリアセンサ５０２の蓄積時間２．０［ｍｓ］を記憶する。そして、ステップＳ１０６を実行し、蓄積制御部１３１によって、エリアセンサ５０１の蓄積が終了される。
【００５６】
次に、ステップＳ１０７に進み、蓄積時間２として、エリアセンサ５０１の蓄積時間２．１［ｍｓ］が蓄積時間カウンタ１３２によって記憶される。このときの各エリアセンサの蓄積時間を示したものが図１５となる。
【００５７】
次に、ステップＳ１０８に進み、読出し制御部１３３によって読み出されるセンサ１２２の蓄積データは、図１４（ａ）のようになる。図１４（ａ）では、エリアセンサ５０２および５０３は、ステップＳ２０２においてＡＧＣの閾値に達し、蓄積が完了したことを示している。そして、エリアセンサ５０１はステップＳ２０２からステップＳ１０６までの間、つまりエリアセンサ５０１と５０２の蓄積時間の差分値である０．１［ｍｓ］分だけ蓄積されている。そのため、エリアセンサ５０１と５０２の境界において、蓄積データに不連続点が生じていることがわかる。
【００５８】
次に、ステップＳ２０３に進み、対象エリアセンサの補正演算を行う。ステップＳ２０１で設定した対象エリアセンサであるエリアセンサ５０１と５０２のうち、ステップＳ１０４で記憶した蓄積完了エリアセンサ５０２以外のエリアセンサであるエリアセンサ５０１に対して、補正演算を適用する。補正演算の式は、実施例１の式（１）で示した通りである。この補正演算を適用した結果、図１４（ｂ）を得る。
【００５９】
そして、ステップＳ２０４に進み、スイッチ２０１で選択した領域に対応するデータをメモリ１３５から読出し、データを連結させて相関演算を行う。このときの蓄積データと相関演算領域は、図１５（ｂ）に示した通りである。
【００６０】
ＣＰＵ１３０は、ステップＳ２０４を実行すると、再びステップＳ２０１から処理を繰り返し実行する。
【００６１】
このように、目的とする被写体を選択する手段を設けることによって、対象エリアセンサが適切なコントラストとなるように蓄積されるようにすることが可能となる。そして、エリアセンサ境界の補正手段によって、目的の被写体に対応する領域において、適切な蓄積データが取り出せることとなり、相関演算精度を向上させることが可能となる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６３】
例えば、実施例１および２に記載した処理を組み合わせて実施しても良い。さらには、複数の撮影シーンに対応するために、切替手段を設けて各処理を切り替えても良い。
【００６４】
なお、実施例１および実施例２では、ＴＴＬ位相差方式での構成例を示したが、ハーフミラー１２１を構成せず、センサ１２２を焦点検出装置１００の外部に構成し、外光による光束を用いて焦点を検出する外測方式で構成しても同様の効果が得られる。
【００６５】
また、本発明の実施例では、３つのエリアセンサからなるエリアセンサを用いた例を示したが、エリアセンサの数には限定されないことは言うまでもない。複数のエリアセンサを縦方向や横方向に配置した構成でも本発明を適用することが可能である。ただし、本発明の補正演算後に、データを連結して相関演算する場合は、連結するエリアセンサが隣接している方が望ましい。連結するエリアセンサ同士に間隔がある場合は、センサに結像するデータと焦点距離との関係から間隔を変換し、連結して相関演算を行っても良い。
【００６６】
さらに、本発明では、図１１に示したように、スイッチ２０１を除いて各構成要素を焦点検出装置１００内部に構成したが、別々の装置に分散させても良い。また、蓄積制御部１３１、蓄積時間カウンタ１３２、読出し制御部１３３、補正演算部１３４、メモリ１３５、相関演算部１３６をひとつのＣＰＵ１３０内に構成したが、別々のＣＰＵや演算装置に分散させても良いし、ハードウェアで構成しても良いし、焦点検出装置１３０外部に構成しても良い。
【００６７】
また、実施例１において、図５のステップＳ１０１とＳ１０２間のタイムラグ、図５のステップＳ１０３からＳ１０５間のタイムラグ、ステップＳ１０６からステップＳ１０７間のタイムラグのうち、一部を無視できるとして説明した。また、実施例２の図１３においては、ステップＳ１０１とＳ１０２間のタイムラグ、ステップＳ２０２からステップＳ１０５間のタイムラグ、ステップＳ１０６からステップＳ１０７間のタイムラグのうち、一部を無視できるとして説明した。しかし、厳密には、構成方法によってはタイムラグが生じてしまう部分があり、真に各エリアセンサの蓄積時間を計測することが困難である場合がある。そのため、これらのタイムラグがあらかじめわかっている場合には、補正演算の式（１）の蓄積時間１や蓄積時間２に対し、オフセットや係数を設けても良い。また、蓄積時間１や蓄積時間２を厳密に計測できない場合は、あらかじめ設計上の遅れ時間や、他の手段によって計測した蓄積時間のエリアセンサ間の差分時間を補正演算の式（１）に定数として組み込んでも良い。すなわち、蓄積時間１に所定の差分時間を加算した時間を蓄積時間２としてもよい。
【００６８】
また、実施例２では、スイッチ２０１を用いて、対象エリアセンサを選択し、図１３のステップＳ１０１ですべてのエリアセンサの蓄積を開始させたが、ステップＳ２０１で設定した対象エリアセンサのみを蓄積させても良い。また、図１３のステップＳ２０４において、スイッチ２０１によって選択されている領域のみ相関演算を行ったが、スイッチ２０１によって選択されている領域が属するエリアセンサすべてを用いて相関演算を行っても良い。
【００６９】
また、実施例２では、対象エリアを選択することによって、高輝度な光源等があったとしても、対象エリアの蓄積完了を待つ例を示したが、対象エリアを選択せずに同様の効果をえることも可能である。具体的には下記のような処理を行っても構わない。まず、蓄積時間に閾値を設ける。そして、この蓄積時間の閾値よりも短い時間で蓄積が完了した場合には、その短時間で蓄積が完了したセンサ（エリアセンサ）には高輝度な光源（物体）からの光が入射していると判定する。ここで高輝度な光源からの光が入射していると判定されたセンサの蓄積が完了したとしても、その他のセンサ（エリアセンサ）の蓄積を継続するようにしても構わない。ここで、高輝度な光源からの光が入射していると判定されるセンサは勿論１つではなく複数であっても構わない。また、蓄積時間の閾値は撮影者が任意に設定可能としても良いし、前述のエリアセンサに入射する光量（被写体像、もしくは撮像素子上の被写体像、撮像素子上の光量）から本発明の装置が自動的に導き出しても構わない。
【００７０】
以上、説明した本発明の焦点検出装置によって、複数のエリアに跨った被写体の焦点検出を高精度にかつ短時間で行うことを可能にし、また、該焦点検出装置を撮像装置に備えることによって、本発明の効果を有する撮像装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１００  焦点検出装置
１１０  撮像光学系
１２２  センサ
１３０  ＣＰＵ
１３１  蓄積制御部
１３２  蓄積時間カウンタ
１３３  読出し制御部
１３４  補正演算部
１３５  メモリ
１３６  相関演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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